树人园塔吊基础施工方案.docx
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树人园塔吊基础施工方案
1、工程概况
九龙湾·树人园一期工程位于扬州经济开发区胖南湖路南、邗江河北路北、扬子江南路西，西侧与润园相邻。
我项目部承建的6#、7#、9#、10#、13#、14#、17#、18#、19#、20#、21#的住宅楼。
建筑物的主要概况见下表1统计的情况：
表1建筑物概况
建筑物
编号
层数
大致
平面形状
平面最大长度（m）
平面最大宽度（m）
有无地下室
基础埋置深度（m）
最大建筑高度（m）
6#、7#、9#、10#、13#、14#、17#、18#
11
条形
61.3
14.4
有
相对标高-5.4
33.7
19#
18
品字形
31.6
14.4
有
相对标高-5.4
54
20#
16
品字形
31.2
15.5
有
相对标高-5.4
48.2
21#
18
条形
63.2
12.5
有
相对标高-5.4
54
从表1.1统计的情况来看，、13#、14#、17#、18#、21#楼选择安装40型号的塔吊，6#、7#、9#、10#、19#、20#楼选择安装63型号的塔吊，而且其吊臂的长度应尽量地长一些，以满足工程的垂直运输需要的塔吊。
因此，我部决定选用江苏易承租赁有限公司的自升式QTZ400型47m臂长的塔吊5台，安装于13#：
15～21/A轴之间,14#：
15～21/A轴之间，17#：
17～24/A轴之间，18#：
15～18/A轴之间,21#：
17～22/K轴之间；自升式QTZ63型56m臂长的塔吊3台，安装于19#：
C～G/22轴之间,6#：
16～22/Q轴之间，7#：
16～22/Q轴之间，
按照上述原则确定我部塔吊布置位置参见附图一,同时根据建筑物具体的柱墙定位尺寸情况绘制了基础定位尺寸示意图，请参见附图二。
2、塔吊基础所在部位的工程地质情况
根据本工程的地质报告资料反映的情况，将塔吊所在位置的地质情况统计如下表2，以供塔吊基础设计时采用。
表2塔吊所在位置的主要地质情况
塔吊
编号
主要地质参数
钻孔高
（m）
编号
层厚
（m）
承载力
（kPa）
重度
（kN/m3）
粘聚力
（kPa）
内摩擦角
（°）
qsik
（kPa）
qpk
（kPa）
1
2
3
4
5
6
7
8
①
0.78
18.0
10
3.45
~
3.60
②
1．85
90
18.7
12
90
③
6.7
70
17.4
9
70
说明
1、地质参数中的编号是指地质土层编号。
2、钻孔高是指地质报告中反映的勘探时钻孔的孔口绝对标高。
3、qsik是指极限桩周侧摩阻力标准值、qpk是指桩端极限端阻力标准值。
4、承载力是指地质报告中提供的地基土层承载力特征，它除以安全系数以后才能作为地基承载力设计值来使用。
从上述表2统计的情况来看本工程塔吊所在位置的上部二层土层的地基承载力都不满足生产厂家提出的“地基承载力设计值不低于125kPa”要求，而且不满足承载力要求的土层还较厚，因此从实用、经济、方便等角度考虑针对本工程采用地基基础常用的处理方法——换填垫层法。
确保有效提高地基承载力，满足塔吊基础使用要求。
3、本工程选用的塔吊的主要参数及其服务范围
根据我项目部施工总平面布置的总体要求，经过有关人员共同研究决定采用如附图一、附图二布置方案。
根据上述布置原则布置塔吊以后，将塔吊的主要参数和服务范围统计如下表3：
表3塔吊的主要参数和服务范围
塔吊编号
安装建筑物
塔吊型号
臂长
（m）
安装高度
（m）
最大起重量
（t）
最小起重量
（t）
服务范围
对建筑的
覆盖率
1
19#
QTZ63
56
64
6
1.5
19#
100%
20#
100%
2
6#
QTZ63
56
64
6
1.5
6#
100%
9#
100%
3
7#
QTZ63
56
64
6
1.5
7#
100%
10#
100%
4
21#
QTZ40
56
64
4
0.79
21#
100%
5
13#
QTZ40
47
44
4
0.79
13#
100%
6
14#
QTZ40
47
44
4
0.79
14#
100%
7
17#
QTZ40
47
44
4
0.79
17#
100%
8
18#
QTZ40
47
44
4
0.79
18#
100%
备注
安装高度是指吊臂的安装高度（从塔吊基础顶面开始计算的）
4、塔吊基础方案设计
依据上述各项技术参数和生产厂家提供的各项荷载参数来进行塔吊基础的设计，确定塔吊基础考虑直接设在
层上，根据现场施工条件结合我公司历年来的施工经验，拟采取对基础底部用不小于1000厚1:
1级配砂石进行换填处理，经分层夯（压）实，作为地基的持力层，提高基础下部地基强度，并通过垫层的压力扩散作用，降低地基的压应力，减少变形量，同时垫层可起排水作用，地基中孔隙水可通过垫层快速排出，能加速下部土层的沉降和固结。
换填层的分层铺填厚度一般可取200~300mm，压实系数λc根据规范JGJ79-2002第4.2.6条规定，取λc为0.94。
换填级配砂石后地基承载力特征值应达到规范JGJ79-2002第4.2.4条表1规定的200～250Kpa。
具体计算的情况请参见附件7塔吊计算书有关内容，塔吊设计平面图及剖面图详见附图三a和附图三b，基础底部换填处理详见附图三c。
5、塔吊基础施工
5.1、塔吊基础施工
塔吊基础施工工艺比较简单，这里就不再赘述，但是这里需要强调下列几点：
⑴、在施工塔吊基础时要注意使地脚螺栓预埋的位置符合生产厂家提供的基础图的要求，为了使地脚螺栓预埋的位置准确，在基础中增加直径18mm及其以上的纵向和横向钢筋支撑来固定地脚螺栓，并将纵向钢筋支撑于垫层上面并与地脚螺栓焊接牢固；横向支撑钢筋至少保证上下2道以上，支撑于侧面模板上并与地脚螺栓焊接牢固（如附图四）。
但是在焊接地脚螺栓和支撑钢筋连接点时注意不要损伤地脚螺栓，还要加强模板的侧向支撑，以免因模板侧向位移而影响地脚螺栓的位置。
另外，塔吊基础的混凝土强度等级严格按照生产厂家提供的塔吊基础要求控制，不低于C35，并在浇灌完成并养护15天以后才能开始安装塔吊，在达到28天养护龄期并在混凝土强度等级满足C35要求以后才能使用塔吊。
⑵、塔吊基础施工完成并拆除模板以后，要认真对塔吊基础的基坑进行分层回填并认真夯实处理。
⑶、对于塔吊基础施工完成以后回填土的情况，为了方便将来拆除塔吊基础节并保护塔吊，在回填到塔吊基础顶面标高以后，再用M7.5水泥砂浆沿塔吊基础砌筑砖井挡土，其砖墙的厚为240mm（详见附图五）。
同时，在井底设置小积水坑及时抽排积水，在井顶部采用木板覆盖保护。
5.2、避雷接地和电气重复接地安装
利用塔吊自身钢结构另增加专门的接地体组成避雷接地和电气重复接地系统，并安装一组3根接地极，其中接地极距离塔吊接地点≥5m远，3个接地极之间的距离≥5m，接地极采用2.5m长的L50×5角钢，接地带采用2φ12圆钢，所有接地带之间以及接地带与接地极之间的焊接要符合相关规范规定，将接地电阻控制在4Ω以内。
6、其他事项
本方案仅为塔吊基础设计和施工方案，塔吊安装、拆除方案将在确定具体塔吊型号以后再另根据实际情况编制。
7、附件——塔吊计算书
7.1塔吊基本参数
塔吊型号:
QTZ40
生产厂家提供的主要力学技术参数情况：
M
T
FhFv
基础力学指标示意图
荷载
工作状况
对基础的荷载
Fv（kN）
Fh（kN）
M（kN·m）
T（kN·m）
工作状态
430
18.4
702
119
非工作状态
本工程所采用的H=塔吊高度64m（按21#楼最高的算），塔身宽度B=1.40m，标准节高度2.0m，自重7.5KN，最大起重量4t，自由高度31.5m。
塔吊的自重（包括压重）为：
F1=1.2×（430+7.5×32）=804kN（安装高度64米，需在标塔上安装32节标准节）；
塔吊最大起重荷载F2=1.4×40.00kN=56kN；
作用于基础承台顶面的竖向力F=F1+F2=860kN；
塔吊倾覆力距M′=1.4M=1.4×702=982.8kN.m；
塔吊吊臂旋转时的扭矩Me=1.4×119＝166.6kN.m
基础材料：
混凝土强度:
C35,钢筋级别:
级,十字梁式基础，基础中部1.8m×1.8m，四角宽0.8m，斜长Bc=6m，承台厚度Hc=1.3m；
基础底面设计绝对标高和基础顶覆土厚度见下表,基础箍筋Φ8间距e=200mm,基础主筋按照直径12mm的钢筋配置，上部和下部各412单层钢筋，承台上部和下部主筋上部保护层厚度:
100mm。
塔吊基础底面设计标高和基础埋深尺寸一览表
塔吊使用楼号
基础垫层底面相对标高
基础埋深
（自然地面-0.6m）
21#楼
-3.2m
2.6m
备注
本工程竖向设计图纸±0.00=5.4m。
7.2塔吊抗倾覆稳定验算
基础抗倾覆稳定性按下式计算：
e=M/（F+G）≤20.5Bc/3
式中e──偏心距，即地面反力的合力至基础中心的距离；
M──倾覆力矩，包括风荷载产生的力距和最大起重力距，M=982.8kN.m；
F──塔吊作用于基础的竖向力，它包括塔吊自重，压重和最大起重荷载,F=860kN；
G──基础自重与基础上面的土的自重，G=1.2×（25.0×A×Hc+17.9×A×D）=715.91kN；
Bc──基础底面的宽度，取Bc=6m；
计算得：
e=982.8/（860+715.91）=0.62m<20.5×6/3=2.828m；
基础抗倾覆稳定性满足要求！
7.3塔吊基础承载力计算
依据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）第5.2条承载力计算。
当不考虑附着时的基础设计值计算公式：
当考虑偏心距较大时的基础设计值计算公式：
式中F──塔吊作用于基础的竖向力，它包括塔吊自重，压重和最大起重荷载,F=860kN；
G──基础自重与基础上面的土的自重，G=1.2×（25.0×A×Hc+17.9×A×D）=715.91kN；
A──基础底面积=9.4m2；
Bc──基础底面的宽度，取Bc=6m；
W──基础底面的抵抗矩，W=Bc×Bc×Bc/6=27.73m3；
M──倾覆力矩，包括风荷载产生的力距和最大起重力距，M=982.8kN.m；
a──合力作用点至基础底面最大压力边缘距离（m），按下式计算：
a=6/2-982.8/（860+715.91）=2.38m。
经过计算得到:
无附着的最大压力设计值Pmax=（860+715.91）/62+982.8/27.73=79.22kPa
偏心距较大时压力设计值
Pkmax=2×（860+715.91）/（3×6×2.38）=73.57kPa
7.4基础受冲切承载力验算
依据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）第8.2.7条。
验算公式如下:
F1≤0.7βhpftamho
式中βhp--受冲切承载力截面高度影响系数，当h不大于800mm时，βhp取1.0；当h大于等于2000mm时，βhp取0.9，其间按照线性内插法取用；取βhp=0.95；
ft--混凝土轴心抗拉强度设计值，取ft=1.57N/mm2；
ho--基础冲切破坏锥体的有效高度，取ho=1.3m；
am--冲切破坏锥体最不利一侧计算长度，am=（at＋ab）/2=[1.8＋1.4]/2=1.6m；
Fl--相应于荷载效应基本组合时作用在Al上的地基土净反力设计值，Fl=Pmaxam2=79.22×1.62=202.8kN；
允许冲切力：
0.7×0.95×1.57×1600×1300=2171624N=2171.624kN≥Fl=202.8kN；
实际冲切力小于允许冲切力设计值，满足要求！
7.5砂石换填层底面的厚度计算
依据《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）第4.2.1条计算。
换填层的厚度应满足计算公式：
Pz=fa（b+2ztg）/bfak
式中
b──基础宽度，b=800mm；
z──基础底面下换填层的厚度，z先按1m取值；
──压力扩散角，按（JGJ79-2002）表4.2.1中当z/b0.5时，取值=30；
fak──塔吊基底承载力设计值，塔吊基础说明书中为100kPa；
fa──软弱下卧层承载力特征值，本工程②层土为90kPa，③层土为70kPa，这里按
层土取值；
Pz──换填层顶面处的压力值；
换填层的厚度：
70×（800+2×1000×tg30）÷800=171＞fak=100kPa
因此取换填层的厚度=1m满足要求。
7.6换填层底面的宽度计算
依据《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）第4.2.2条计算。
换填层底面的宽度应满足计算公式：
bb+2ztg
式中b──换填层底面的宽度（m）；
b──基础宽度，b=0.8m；
z──基础底面下换填层的厚度，z=1m；
──压力扩散角，按（JGJ79-2002）表4.2.1中当z/b0.5时，取值=30。
换填层底面的宽度：
b0.8+2×1×tg30=1.95m
因此取换填层底面的宽度b=1.95m。
7.7基础截面主筋的计算
依据《混凝土结构设计规范》（GB50010-02）的第7.2条。
初步将受压区按照812单向、受拉区为814单向的配筋来计算，而且全部的主筋都按照
级钢筋来配置，根据基础设计资料有：
塔吊倾覆力距值M=982.8kN.m；
fc——混凝土轴心抗压强度设计值，（GB50010-02）表4.1.3取fc=23.4N/mm2；
fy\fy`——钢筋抗拉、抗压强度设计值，（GB50010-02）表4.2.3-1取fy=fy`=300N/mm2；
As——受拉区钢筋的截面面积；
As′——受压区钢筋的截面面积；
b——基础截面宽度；
as′——受压区钢筋纵向普通钢筋合力点至截面受压区边缘的距离。
混凝土受压区高度x=（fyAs-fy′As′）/（fcb）=[π（8×142-8×122）/4]×300/（23.4×6000）=0.7mm
M≤fcmbx（h0-x/2）+fy′As′（h0-as′）=23.4×6000×0.7×（1300-0.7/2）+300×8π×122/4×（1300-40）=1277.3kN·m＞982.8kN·m
因此，上部配筋能够满足产生的弯矩。
综上述配置的
级钢筋的方案是能够满足承载能力要求的。
8、附件——塔吊计算书
8.1塔吊基本参数
塔吊型号:
QTZ63
生产厂家提供的主要力学技术参数情况：
M
T
FhFv
基础力学指标示意图
荷载
工作状况
对基础的荷载
Fv（kN）
Fh（kN）
M（kN·m）
T（kN·m）
工作状态
511
18
1335
269
非工作状态
本工程所采用的H=塔吊高度64m（按19#楼最高的算），塔身宽度B=1.60m，标准节高度2.8m，自重8.36KN，最大起重量6t，自由高度39.2m。
塔吊的自重（包括压重）为：
F1=1.6×（511+8.36×23）=1125kN（安装高度64米，需在标塔上安装23节标准节）；
塔吊最大起重荷载F2=1.6×60.00kN=96kN；
作用于基础承台顶面的竖向力F=F1+F2=1221kN；
塔吊倾覆力距M′=1.4M=1.6×1335=2136kN.m；
塔吊吊臂旋转时的扭矩Me=1.6×269＝430kN.m
基础材料：
混凝土强度:
C35,钢筋级别:
Ⅱ级,十字梁式基础，基础中部1.8m×1.8m，四角宽0.8m，斜长Bc=6m，承台厚度Hc=1.3m；
基础底面设计绝对标高和基础顶覆土厚度见下表,基础箍筋Φ8间距e=200mm,基础主筋按照直径18mm的钢筋配置，上部和下部各418单层钢筋，承台上部和下部主筋上部保护层厚度:
100mm。
塔吊基础底面设计标高和基础埋深尺寸一览表
塔吊使用楼号
基础垫层底面相对标高
基础埋深
（自然地面-0.6m）
19#楼
-3.2m
2.6m
备注
本工程竖向设计图纸±0.00=5.4m。
8.2塔吊抗倾覆稳定验算
基础抗倾覆稳定性按下式计算：
e=M/（F+G）≤20.5Bc/3
式中e──偏心距，即地面反力的合力至基础中心的距离；
M──倾覆力矩，包括风荷载产生的力距和最大起重力距，M=2136kN.m；
F──塔吊作用于基础的竖向力，它包括塔吊自重，压重和最大起重荷载,F=1221kN；
G──基础自重与基础上面的土的自重，G=1.2×（25.0×A×Hc+17.9×A×D）=715.91kN；
Bc──基础底面的宽度，取Bc=6m；
计算得：
e=2136/（1221+715.91）=0.62m<20.5×6/3=1.1028m；
基础抗倾覆稳定性满足要求！
8.3塔吊基础承载力计算
依据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）第5.2条承载力计算。
当不考虑附着时的基础设计值计算公式：
当考虑偏心距较大时的基础设计值计算公式：
式中F──塔吊作用于基础的竖向力，它包括塔吊自重，压重和最大起重荷载,F=860kN；
G──基础自重与基础上面的土的自重，G=1.2×（25.0×A×Hc+17.9×A×D）=715.91kN；
A──基础底面积=9.4m2；
Bc──基础底面的宽度，取Bc=6m；
W──基础底面的抵抗矩，W=Bc×Bc×Bc/6=27.73m3；
M──倾覆力矩，包括风荷载产生的力距和最大起重力距，M=2136kN.m；
a──合力作用点至基础底面最大压力边缘距离（m），按下式计算：
a=6/2-2136/（1221+715.91）=1.8972m。
经过计算得到:
无附着的最大压力设计值Pmax=（1221+715.91）/62+2136/27.73=130.83kPa
偏心距较大时压力设计值
Pkmax=2×（1221+715.91）/（3×6×1.8972）=113.44kPa
8.4基础受冲切承载力验算
依据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）第8.2.7条。
验算公式如下:
F1≤0.7βhpftamho
式中βhp--受冲切承载力截面高度影响系数，当h不大于800mm时，βhp取1.0；当h大于等于2000mm时，βhp取0.9，其间按照线性内插法取用；取βhp=0.95；
ft--混凝土轴心抗拉强度设计值，取ft=1.57N/mm2；
ho--基础冲切破坏锥体的有效高度，取ho=1.3m；
am--冲切破坏锥体最不利一侧计算长度，am=（at＋ab）/2=[1.8＋1.4]/2=1.6m；
Fl--相应于荷载效应基本组合时作用在Al上的地基土净反力设计值，Fl=Pmaxam2=130.83×1.62=334.9kN；
允许冲切力：
0.7×0.95×1.57×1600×1300=2171624N=2171.624kN≥Fl=334.9kN；
实际冲切力小于允许冲切力设计值，满足要求！
8.5砂石换填层底面的厚度计算
依据《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）第4.2.1条计算。
换填层的厚度应满足计算公式：
Pz=fa（b+2ztg）/bfak
式中
b──基础宽度，b=800mm；
z──基础底面下换填层的厚度，z先按1m取值；
──压力扩散角，按（JGJ79-2002）表4.2.1中当z/b0.5时，取值=30；
fak──塔吊基底承载力设计值，塔吊基础说明书中为200kPa；
fa──软弱下卧层承载力特征值，本工程②层土为90kPa，③层土为70kPa，这里按
层土取值；
Pz──换填层顶面处的压力值；
换填层的厚度：
90×（800+2×1000×tg30）÷800=220.5＞fak=200kPa
因此取换填层的厚度=1m满足要求。
8.6换填层底面的宽度计算
依据《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）第4.2.2条计算。
换填层底面的宽度应满足计算公式：
bb+2ztg
式中b──换填层底面的宽度（m）；
b──基础宽度，b=0.8m；
z──基础底面下换填层的厚度，z=1m；
──压力扩散角，按（JGJ79-2002）表4.2.1中当z/b0.5时，取值=30。
换填层底面的宽度：
b0.8+2×1×tg30=1.95m
因此取换填层底面的宽度b=1.95m。
8.7基础截面主筋的计算
依据《混凝土结构设计规范》（GB50010-02）的第7.2条。
初步将受压区按照820单向、受拉区为818单向的配筋来计算，而且全部的主筋都按照
级钢筋来配置，根据基础设计资料有：
塔吊倾覆力距值M=2136kN.m；
fc——混凝土轴心抗压强度设计值，（GB50010-02）表4.1.3取fc=23.4N/mm2；
fy\fy`——钢筋抗拉、抗压强度设计值，（GB50010-02）表4.2.3-1取fy=fy`=300N/mm2；
As——受拉区钢筋的截面面积；
As′——受压区钢筋的截面面积；
b——基础截面宽度；
as′——受压区钢筋纵向普通钢筋合力点至截面受压区边缘的距离。
混凝土受压区高度x=（fyAs-fy′As′）/（fcb）=[π（8×202-8×182）/4]×300/（23.4×6000）=0.85mm
M≤fcmbx（h0-x/2）+fy′As′（h0-as′）=23.4×6000×0.85×（1300-0.85/2）+300×8π×182/4×（1300-40）=2277.3kN·m＞2136kN·m
因此，上部配筋能够满足产生的弯矩。
综上述配置的
级钢筋的方案是能够满足承载能力要求的。
以上计算主要参考以下资料：
1、施工图纸；
2、扬州大学工程工程设计研究院2013年5月15日的《九龙湾·树人园岩土工程勘察报告》；
3、《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）；
4、《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）；
5、《混凝土结构设计规范》（GB50010-02）；
6、QTZ40塔式起重机使用说明书。
7、QTZ63塔式起重机使用说明书。
8、
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